Наука 28 октября 2020

Создан топливный элемент с питанием от почвы для доступной системы очистки воды

Инженеры Университета Бата показали, что можно улавливать и использовать энергию, создаваемую естественными реакциями, происходящими в микроорганизмах в почве. И, что самое важное, использовать ее на месте — для очистки воды. Подробности о разработке сообщает журнал Applied Energy.

Читайте «Хайтек» в

Команда инженеров-химиков и электриков продемонстрировала потенциал дешевых простых «топливных элементов на почвенных микробах» (SMFC), закопанных в землю, для питания электрохимического реактора, очищающего воду .

Уже проверенная опытным путем концепция была продемонстрирована во время полевых испытаний на северо-востоке Бразилии. Выяснилось, что SMFC способны очищать около трех литров воды в день, что достаточно для удовлетворения ежедневных потребностей человека в воде.

Испытания проводились в Икапуи, рыбацкой деревне, расположенной в отдаленном полузасушливом месте, где основным источником питьевой воды является дождевая вода, а доступ к надежной электросети ограничен. Дождевая вода должна быть хлорирована, чтобы ее можно было пить. Однако неконтролируемое хлорирование не только вызывает неприятный вкус и запах, но и опасно для здоровья человека. Имменно поэтому местные ученые были в поисках безопасных методов очистки воды.

SMFC генерируют энергию за счет метаболической активности определенных микроорганизмов (электрогенов), естественным образом присутствующих в почве, которые способны переносить электроны за пределы своих клеток.

Сама система состоит из двух углеродных электродов, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга (4 см) и подключенных к внешней цепи. Один электрод, анод, погружен в почву, а другой, катод, подвергается воздействию воздуха на ее поверхности.

Электрогенные бактерии заполняют поверхность анода и, «поглощая» органические соединения, присутствующие в почве, они генерируют электроны. Эти электроны переносятся на анод и перемещаются к катоду через внешнюю цепь, генерируя электричество.

Ученые отмечают, что важным элементом их проекта по безопасной и экономной очистке воды является обучение новым технологиям. Полевые работы проводились вместе с учениками начальной школы и их учителями в проблемном регионе Икапуи, Бразилия. Они были обучены принципам работы, установке и обслуживанию системы.